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<img src="na1.gif" width=210 height=76 border=0> Schüler fragen - die Schulchemie-Website antwortet

Eröffnet 04/97; von 04/99 bis 02/00 geschlossene Benutzergruppe; ab 02/00
für alle offen im Nachhilfeforum der Schulchemie-Website!

Was Schüler im Chemieunterricht gerne verstehen würden, aber ihren Chemielehrer nicht (mehr) zu fragen wagen ...

Ein paar Bedingungen ...

... sollten erfüllt sein, wenn die Nachhilfe wirklich was bringen soll!

Things are always darkest before the dawn. Nur Mut!

 

Das Nachhilfeforum der Schulchemie-Website - für alle Chemiefragen!Für alle offen ist das Nachhilfeforum der Schulchemie-Website (ab 25.01.00) - hier kann jeder fragen und jeder kann helfen!

Der Ratgeber.An dieser Stelle veröffentliche ich in unregelmässigen Abständen die wichtigsten Fragen/Antworten aus dem Forum (auch für den Fall, dass der Forum-Server mal nicht erreichbar ist). Diskussionen/Threads sind natürlich nur im Forum möglich.
Tipp: Zum Teil können die Beiträge auch im druckfreundlicheren pdf-Format aufgerufen werden (benötigt Acrobat Reader). Beachten Sie aber die jeweils im "pdf"-Bildnamen angezeigten Dateigrössen.

Bedeutung C-Atom
pdf 53,4 kB
Proteine Primär- und Sekundärstrukurpdf 49,6 kB
eta-Aminogruppe
pdf 55,9 kB
Bindungslänge/-Energie Halogenepdf 51,3 kB Fettspaltung mit Wasserdampfpdf 17 kB Metall + Säure; Salzepdf 59,9 kB
Redoxreihe Metalle / Oxidationszahlenpdf 42,4 kB Bedeutung C-Atom
pdf 16 kB
Substitution, SN1, SN2
pdf 208 kB
Chemienachhilfe in Wien
pdf 54,2 kB
Neutralisation u. Salzdarstellung Geschwindigkeit der Substitution bei Phenol u. Nitrophenolpdf 43 kB
Iodzahl/Verseifungszahl - Anzahl Doppelbindungen
pdf 17,2 kB
Element-Hydride 4. Hauptgr. Reaktion von Na und K mit Wasser
pdf 53,6 kB
Strukturformeln
pdf 48,4 kB
Fettverseifung
pdf 88,3 kB
Was ist Chemie?
pdf 24 kB
Chemisches Gleichgewicht - Ammoniakpdf 41,9 kB Exergon/endergon - Entropie Van der Waals (oder: Van-der-Waals)pdf 54,7 kB
Alkan-Isomerie (Siedepunkt)
pdf 48,4 kB
Boudouard-Gleichgewicht Blei-Akkumulator
pdf 36 kB
Isomerie (Nomenklatur)
pdf 38,6 kB
Lösungsenthalpie Oxidationszahlen
pdf 38,4 kB
Säure-Base-Gefahren Farbstoffe Alkohol-Eigenschaften
C-N-Nachweis KMnO4-Redox
pdf 73,4 kB
Ox.-Zahl/Redox
pdf 138 kB
     

 

 

... und hier gab es (in der "Vor-Nachhilfeforum-Zeit") einige der beantworteten Fragen!

(Die Fragen/Antworten vom 22.04.97 - 22.06.97 sind im Archiv I)
(Die Fragen/Antworten vom 23.06.97 - 15.12.97 sind im Archiv II)

 

Wie ist das Prinzip der Säuren und Basen? Ich weiß, daß Säuren H+-Ionen abgeben können und Basen die H+-Ionen aufnehmen. Aber wie ist das mit den OH--Ionen, die angeblich frei werden, wenn man die Basen mit Wasser verbindet?

   Also Säuren geben H+ ab, während Basen H+ aufnehmen. Daraus ergibt sich erstens, daß Säuren nur Teilchen sein können, die H enthalten - und zwar H verbunden mit einem Atom, das Elektronen an sich zieht. Das tun "typische" Nichtmetallatome wie z. B. O, S und die Halogene (F, Cl, Br, I). Man sagt auch, diese Atome haben eine "höhere Elektronegativität" als H.

Beispiele:

H-Cl Das Chloratom zieht das gemeinsame Elektronenpaar (durch den Strich dargestellt) zu sich herüber, so daß schließlich H ohne sein Elektron abgespalten werden kann:
H|Cl- Chlor ist jetzt negativ geladen, weil es ein Elektron mehr hat als normalerweise; H ist positiv geladen, weil es sein einziges Elektron (das vorher Teil des gemeinsamen Elektronenpaares war) an Chlor verloren hat.

HCl ist übrigens Chlorwasserstoffgas, das man in Wasser gelöst Salzsäure nennt.

Aus der Säure-Base-Definition ergibt sich zweitens, daß Basen Teilchen sein müssen, die "irgendwie" noch "Platz" für ein H+ haben. Solche Teilchen sind entweder negativ geladen (dann ziehen sie H+ regelrecht an) oder sie haben Elektronenpaare, die nicht für Bindungen genutzt werden (d. h. nicht gemeinsam zwei Atomen gehören), sondern "frei" sind.

Beispiele:

Cl- ist eine Base. Es könnte das H+ wieder aufnehmen und würde dann wieder zu HCl (das tut es aber nicht gern, weil es sich allein "wohler" fühlt).
Aber auch H2O ist eine Base: Am O-Atom sind "freie" Elektronenpaare, so daß ein Proton aufgenommen werden kann. Es entsteht dann

H2O + H+     ----------->     H3O+

Und daraus ergibt sich schließlich drittens, daß Säuren und Basen Partner sind, die zusammengehören, so wie ein Spender und ein Spenden-Empfänger zusammengehören: Der eine gibt, der andere nimmt. Wenn keiner nimmt, dann können Sie auch nichts geben - und wenn keiner gibt, dann können Sie auch nichts nehmen.

In der Sprache der Chemie:

Wenn keine Base da ist, gibt auch kein Teilchen ein Proton her - gibt es also auch keine Säure. Wenn aber Säure und Base da sind, findet ein H+-(d. h. Protonen-)Übergang statt:

H-Cl + H2O   ----------->  H3O+    +  Cl-

Die Säure (H-Cl) ist der Protonenspender, die Base (H2O) ist der Protonenempfänger.

Wasser kann aber auch Säure sein!

Nehmen wir ein Teilchen, das in Seifen vorkommt: Es hat die Formel C17H35COO-, besteht also aus insgesamt 18 C-Atomen, 35 H-Atomen und zwei O-Atomen und ist negativ geladen (man nennt es "Stearat-Ion"). Dieses Teilchen "fühlt sich so wie es ist nicht wohl" und möchte furchtbar gerne ein H+ aufnehmen. Es möchte also unbedingt zu C17H35COOH werden.
Wenn dieses Teilchen auf Wasser trifft, dann ist klar: Das Stearat-Ion "giert" viel stärker nach einem H+ als das Wasser-Molekül. Man sagt auch: Das Stearat-Ion ist die "stärkere Base". Und so kommt es, wie es kommen muß: H2O gibt ein Proton her - es reagiert jetzt als Säure!

H2O + C17H35COO-    -----------> OH- + C17H35COOH

Da sind sie, die OH--Ionen, die frei werden, wenn man Basen mit Wasser reagieren läßt (wobei - wie gesehen - Wasser als Säure reagiert).

Und so sehen wir viertens, daß es oft auf den Partner ankommt, ob ein Teilchen als Säure oder als Base reagiert.

Wenn beide Teilchen Säure sein könnten, dann ist die Frage: Welches Teilchen ist die stärkere Säure (d. h. möchte sein H+ lieber hergeben)?

Wenn beide Teilchen Base sein könnten, dann ist die Frage: Welches Teilchen ist die stärkere Base (d. h. möchte lieber ein H+ aufnehmen)?

Wasser kann - je nachdem - Säure oder Base sein, je nach Partner. Und das gilt auch für viele andere Teilchen - aber das würde jetzt vielleicht zu weit führen. Man nennt solche Teilchen, die sowohl ein Proton hergeben als auch ein Proton aufnehmen können (je nach Partner), auch Ampholyte.

Warum entsteht bei der Reaktion von Silbernitratlösung, Natronlauge, Ammoniak und Ethanal und nachfolgendem Erwärmen ein Silberspiegel?

   Die Lösung enthält einen Komplex von Ag+ mit Ammoniak, in dem Ag+ gegen Ausfällung zu AgOH geschützt ist:

[Ag(NH3)2]+
(siehe dazu die Frage "Komplexe" unten auf dieser Seite!)

Ammoniak selbst reagiert hier nicht mit, d. h. es geht aus der Reaktion unverändert hervor.

Es entsteht zunächst durch den nucleophilen Angriff von OH- am positiv polarisierten Carbonyl-C-Atom des Ethanals ein negatives H-Ion (Hydrid-Ion); die Elektronen stammen von C, das dadurch oxidiert wird (die Elektronen, die die OH-Gruppe am Carbonyl-C-Atom binden, werden nämlich aufgrund der höheren EN des O-Atoms eben diesem O-Atom  zugerechnet und fehlen damit dem Carbonyl-C-Atom):

R-CHO + OH- ergibt R-COOH +  H|-

Fehling-Mechanismus



Dieses negative H-Ion überträgt die Elektronen auf Ag+:

H|- + 2 Ag+ ---> H+ + 2 Ag (das ist das metallische Silber, das den Silberspiegel macht!)

Jetzt wird noch ein OH- Ion verbraucht, wobei ein H2O-Molekül entsteht:

H+ + OH- ergibt H2O

Zusammengefaßte Gesamtgleichung:
R-CHO + 2 Ag+ + 2 OH- (+ 2 NH3) ergibt
R-COOH + 2 Ag + H2O (+ 2 NH3)

Ich würde gerne alles über Seifen wissen: Zusammensetzung? Funktion? Warum kann man damit reinigen?

  Seifen sind die Alkalisalze (d. h. Na- oder K-Salze) von Fettsäuren. Herstellung: Öl/Fett kocht man mit Natronlauge oder Kalilauge. Das Öl wird durch NaOH (bzw. KOH) in Glycerin und Seifen gespalten: Fett + 3 NaOH ergibt Glycerin + 3 RCOO-Na+.

Das ist ein mögliches Fettmolekül. Man erkennt die Fettsäurereste, z. B. C17H33COO, die am Glycerin-Rest (drei C-Atome vertikal gezeichnet) hängen. Die Seifen sehen in diesem Fall so aus: C17H33COO-Na+, C17H35COO-Na+, C17H31COO-Na+. fetth3.gif (927 Byte)

 Diese Seifen, genauer gesagt: die negativen Fettsäure-Anionen (in unserem Fall C17H33COO- , C17H35COO- und C17H31COO- ), haben einen großen unpolaren Teil - den Kohlenwasserstoff-Teil - und einen kleinen polaren Teil - die Carboxylgruppe COO-. Das soll im folgenden Bild veranschaulicht werden. Teilchen, die so aussehen, nennt man Emulgatoren, weil sie emulgieren können, d. h. zwei eigentlich nicht mischbare Systeme wie Wasser und Öl trotzdem vermischen. Darauf beruht die Waschwirkung!

Der polare Teil stellt die Verbindung zum Wasser her und der unpolare Teil zum Öl/Fett, was eben auch eine fette Verschmutzung sein kann. emul11.gif (476 Byte)
emul22.gif (976 Byte) Dann wird dieses Öltröpfchen (gelb) vom unpolaren Teil des Emulgators umhüllt, während der polare Teil des Emulgators zum Wasser (blau) zeigt.
Die unpolare Oberfläche einer Faser wird in der gleichen Weise vom Emulgator belegt (polarer Teil zum Wasser, unpolarer zur Faser), so daß eine Benetzung möglich ist und auch die Ablösung der (fetten) Schmutzteilchen. emul33.gif (1086 Byte)

Stelle dir vor, das vom Emulgator umhüllte Öltröpfchen kommt in die Nähe dieser Faseroberfläche. Die polaren Teile des Emulgators (die "Köpfe") zeigen dann aufeinander und stoßen sich ab.
Aber natürlich hat die Waschwirkung der Seifen auch Einschränkungen, sonst wären die synthetischen Waschmittel nicht erfunden worden. Die wichtigsten Einschränkungen: Saure Verschmutzungen lassen die "fettigen" Fettsäuren entstehen, weil aus z. B. C17H33COO- durch H+ wieder  C17H33COOH wird. Außerdem ist hartes Wasser schlecht für die Seife: Aus C17H33COOwird mit Ca2+ das Salz ("Kalkseife" genannt) Ca(C17H33COO)2, das zum "Vergrauen" der Wäsche beiträgt. Und schließlich: Die Fettsäure-Anionen wie z. B. C17H33COO-  reagieren als Anionen schwacher Säuren in Wasser alkalisch, d. h. sie lassen OH-Ionen entstehen - und dieses Alkalität ist schlecht für Haut und Textilien.

C17H33COO- + H2O   ---------> C17H33COOH  + OH-

Was versteht man eigentlich unter dem Bohrschen Atommodell? Wo liegt sein Vorteil, wo liegen seine Grenzen? Und was bedeutet der Satz "Absorption und Emission von Energie (E) entsprechen Quantensprüngen"?

Atome bestehen aus Protonen (positiv geladen), Neutronen (ungeladen) und Elektronen (negativ geladen). Protonen und Neutronen sind viel schwerer als das Elektron. Wie man weiß, bilden die Protonen und Neutronen einen "Klumpen" - den sogenannten "Atomkern" - , der (weil die Protonen drin sind) positiv geladen ist.
Aber wo sind die Elektronen? Irgendwo außen herum, wobei sie viel, viel mehr Platz brauchen als der Atomkern (bis zu 100000 mal so viel).

atom.gif (3256 Byte) Dieses "irgendwo außen herum" ist eben schwer zu erklären. Messungen, die man an dieser sogenannten "Elektronenhülle" durchgeführt hat, bringen nämlich sehr komische, zum Teil widersprüchliche Ergebnisse.

Man legt sich nun bestimmte Erklärungsversuche zu, um diese Meßergebnisse zu deuten und damit die Elektronenhülle zu beschreiben. Diese Erklärungsversuche nennt man Atommodelle. Da gibt es einfache, verständliche Erklärungsversuche (=Atommodelle). Sie haben aber den Nachteil, daß man nicht alle Messergebnisse damit erklären kann - ein Teil der Messergebnisse sagt "ja, so ist es!", ein anderer Teil der Messergebnisse sagt "nein, so kann es nicht sein!". Man spricht dann von den "Grenzen des Atommodells". Ein solches einfaches Modell ist das Bohrsche Atommodell.
Dann gibt es noch schwieriger zu verstehende Erklärungsversuche, wie z. B. das "Orbitalmodell". Mit diesen komplizierteren Atommodellen gibt es zwar weniger Widersprüche zu den Versuchsergebnissen, dafür sind sie aber eben auch schwieriger zu verstehen.
In der Schule bespricht man zunächst das einfachere Bohrsche Atommodell. Man erklärt damit - wie gesagt - einige Messergebnisse an der Elektronenhülle; andere Messergebnisse sind aber mit dem Bohrschen Modell nicht zu erklären.
Eine wichtige Aussage des Bohrschen Modells ist, daß die Elektronen gar keine große Freiheit haben, sich in beliebigen Abständen vom Atomkern aufzuhalten. Nein, sie können sich nur in bestimmten Abständen aufhalten, um den Kern kreisen.

orbit.gif (2196 Byte) Diese "Bahnen" der Elektronen können also nur in ganz bestimmten Abständen vom Kern liegen, dazwischen ist nichts. Und diese Bereiche, in denen die Elektronen sein dürfen, nennt man Schalen. Sieben solcher Schalen gibt es, von innen nach außen werden sie immer größer (wie immer größere "Kugeln", die um den Kern liegen).

Und weil sie größer werden, haben auch immer mehr Elektronen darauf Platz: Auf der innersten, dem Kern am nächsten und damit kleinsten Schale zwei, auf der nächsten schon acht, auf der dritten achtzehn; auf der siebten Schale haben schließlich 98 Elektronen Platz.
Bohr sagte noch mehr: Da die Elektronen vom Kern angezogen werden, ist es am einfachsten für sie, nahe am Kern zu sein. Wenn sie weiter weggehen (auf eine weiter außen liegende "Schale"), brauchen sie dazu Energie, weil sie ja gegen die Anziehung vom Kern wegmüssen. Die Elektronen auf der Schale ganz aussen, ganz weit weg vom Kern haben die meiste Energie!
Da sich Kern und Elektronen anziehen, hängt also nach Bohr die Energie der Elektronen nur von ihrem Abstand zum Kern ab, d. h. alle Elektronen, die gleich weit weg sind (auf der gleichen "Schale"), haben auch die gleiche Energie.

Wie kam Bohr darauf?

Da gibt es ein Experiment, bei dem man die Elektronen vom Kern "wegstößt", ihnen also mehr Energie gibt. Das kann man mit verschiedenen Mitteln machen, z. B. mit Strahlung.

Das Verblüffende: Zunächst braucht man ganz bestimmte "Mengen" an Energie zu diesem "Wegstoßen".
Und als nächstes "fallen" dann diese "weggestossenen" Elektronen wieder in Richtung Kern zurück. Die überschüssige Energie geben sie dabei wieder ab - in Form von Licht (Strahlung)
bohr11.gif (990 Byte) bohr22.gif (886 Byte) bohr33.gif (979 Byte)

Ganz genau dieselbe Beobachtung wie vorhin: Beim "Zurückgehen" werden nur ganz bestimmte "Mengen" an Energie als Licht abgestrahlt. Dieses Licht besteht also nicht - wie das Sonnenlicht - aus einer gleichmäßigen Mischung aller Farben, sondern es besteht nur aus ganz bestimmten Farben*), die man bei der Untersuchung dieses Lichts als "Spektralfarben" erkennt. Natriumatome, die man so behandelt, strahlen z. B. nur gelbes Licht ab!
*)(Kurz zur Erklärung: Die Farbe des Lichts drückt seine Energie aus. Wenig Energie=Rotes Licht, mehr Energie=grünes Licht, ganz viel Energie=violettes Licht.)
Und diese Tatsachen, daß beim "Bewegen" der Elektronen vom Kern weg und zum Kern hin eben nur ganz bestimmte Energiebeträge aufgenommen oder abgegeben werden, erklärte Bohr so, daß die Elektronen auch nur ganz bestimmte Abstände vom Atomkern einnehmen können - die Schalen eben.
Energieaufnahme in Form von Strahlung durch das Atom nennt man Absorption, die Energieabgabe (durch das "zurückspringende" Elektron) nennt man Emission.
Diese Absorption und Emission lassen sich also auf "Elektronensprünge" zurückführen - und da diese Sprünge nicht beliebig sein dürfen, sondern nur ganz bestimmte Werte haben dürfen (wegen der Schalen), spricht man von "Quantelung" und von "Quantensprüngen". Es geht also darum, dass die Energie nicht beliebig verteilt werden darf, sondern jedes Elektron bekommt (bzw. gibt ab) ein bestimmtes Quantum an Energie (aus deiner Frage zitiert: "Absorption und Emission von E(nergie) entsprechen Quantensprüngen").
Mit dem Bohrschen Modell kann man nun zwar das mit dem Licht einigermaßen erklären, einige andere Dinge auch (z. B. die "Ionenbindung") - aber es gibt auch Dinge, die man mit dem Bohrschen Modell nicht mehr erklären kann. Das sind dann die Grenzen des Bohrschen Modells.
Zum Beispiel kann man nicht erklären:

  • Warum nutzen die Elektronen in vielen Fällen den Platz auf den "Schalen" gar nicht aus, sondern gehen völlig freiwillig auf eine weiter entfernte Schale, obwohl näher am Kern noch Platz wäre?

  • Warum treten Elektronen so gerne paarweise auf?

  • Wenn die Elektronen nur auf den "Schalen" sein dürfen und sonst nirgendwo: Wie kommen sie dann beim "Springen" von einer Schale in die andere? Da müßten sie ja kurzzeitig "zwischen den Schalen" sein!

  • Und schließlich: Man hat durch andere Messungen herausgefunden, daß die Energie der Elektronen auf der gleichen Schale - d. h. im gleichen Kernabstand! - trotzdem verschieden ist. Bohr kann das nicht erklären!

Um diese Punkte erklären zu können, braucht man eine andere Vorstellung vom Atom - ein anderes "Atommodell".

Was genau versteht man unter dem Molbegriff? Was genau ist die Wertigkeit der Atome?
(Die Beantwortung dieser Frage hat allerdings im September 1998
das Missfallen eines Chemielehrer-Kollegen erregt.
)

Zum Molbegriff und zur Wertigkeit könnte man jetzt eine wissenschaftliche Abhandlung schreiben, aber ich vermute, dass es hier eher um eine Frage aus dem Anfangsunterricht in Chemie geht.
Unter einem Mol versteht man immer eine bestimmte Menge von Teilchen, nämlich 6,023 * 1023 Teilchen. Also ein Mol Eisen sind 6,023 * 1023 Eisenatome (Fe). Ein Mol Wasser sind 6,023 * 1023 Wassermoleküle (H2O-Moleküle). Ein Mol Sauerstoff sind 6,023 * 1023 Sauerstoff-Moleküle (O2). Ein Mol Helium (Edelgas) sind 6,023 * 1023 Helium-Atome (He).
Warum der ganze Spuk? Nun: Das Mol Eisen (also die 6,023 * 1023 Fe-Atome) wiegt ca. 56 g. Das Mol Wasser wiegt 18 g, das Mol Sauerstoff 32 g. Und das Mol Helium wiegt 4 g. In all diesen "Stoff-Portionen", wie der Chemiker sagt, ist immer die gleiche Zahl von Teilchen drin, nämlich eben diese 6,023 * 1023 Teilchen. Im unterschiedlichen Gewicht dieser "Stoff-Portionen" spiegelt sich also das unterschiedliche Gewicht der einzelnen Teilchen wieder!
Die Zahl 6,023 * 1023 ist so gewählt, weil so viele Teilchen auf einem Haufen (= ein Mol) immer genausoviel - in Gramm - wiegen wie die "relative Teilchenmasse" (das Atomgewicht oder Molekulargewicht, sagte man früher) angibt. Und das ist ungefähr gleich der Zahl der Kernbausteine (Protonen + Neutronen) der jeweils beteiligten Atome.

Stoff Formel Relative Teilchenmasse ~ Zahl der Protonen+Neutronen Ein Mol=6,023 * 1023 Teilchen haben die Masse:
Eisen Fe ca. 56 ca. 56 g
Wasser H2O 2 + 16 = 18 18 g
Sauerstoff O2 16 + 16 = 32 32 g
Helium He 4 4 g

Nun zur Wertigkeit: Wenn sich Atome verbinden, kann man sich das so vorstellen, als reichten sie sich die Hände. Diese "Hände" können einzelne Elektronen sein, die sich dann im Händedruck zu einem Elektronenpaar vereinigen; diese "Hände" können auch Ladungen sein - eine Hand positiv, die andere negativ, so ziehen sie sich an und sind verbunden. Die Zahl der "Hände" - das ist die Wertigkeit. Die besondere Regel bei dieser "Hände-Vorstellung" ist, dass keine Hand frei bleiben darf - bei keinem Beteiligten!

Stellen wir uns jetzt ein Treffen dieser "Atom-Hände-Wesen" vor, an dem einhändige, zweihändige, dreihändige usw. "Atomwesen" teilnehmen. Da sind die einhändigen "Wasserstoffs", die zweihändigen "Sauerstoffs" - und von den "Schwefels" sind gar drei verschiedene Arten gekommen: Die zweihändigen "Schwefel-zweis", die vierhändigen "Schwefel-viers" und die sechshändigen "Schwefel-sechsens". Es soll nun versucht werden, verschiedene Gruppierungen zusammenzustellen, in denen jeweils "keine Hand frei bleibt".
Der einhändige Wasserstoff hat die Wahl, seinesgleichen die Hand zu geben: H-H oder H2. Oder er macht sich an Sauerstoff ran - da braucht er aber noch einen Kumpel, damit keine Sauerstoff-Hand frei bleibt: H-O-H oder H2O. Er kann sich auch an "Schwefel-zwei" heranmachen; da gilt dasselbe wie beim Sauerstoff und es entsteht H-S-H oder H2S. (An die "Schwefel-viers" und "Schwefel-sechsens" kann er sich nicht so einfach ranmachen, da braucht er Sauerstoff-Hilfe - das ist eines der Mysterien der Chemie, das wir hier - vorausgesetzt es geht wirklich um eine Frage zum Chemie-Anfangsunterricht - nicht klären können)
Schwefel
und Sauerstoff können sich auf verschiedene Arten treffen (wobei komischerweise die einfachste Möglichkeit, nämlich Sauerstoff mit "Schwefel-zwei" zu S=O, nicht(!) geht).
Also lassen wir Sauerstoff mit "Schwefel-vier" zusammentreffen. Rein rechnerisch und auch tatsächlich braucht man jetzt zwei Sauerstoffs: O=S=O oder SO2.
Und mit "Schwefel-sechs" braucht man natürlich drei Sauerstoffs: SO3.
Wenn Sauerstoff aber die Nase von den Schwefels voll hat, dann begnügt es sich mit seinesgleichen: O=O oder O2.

Zusammengefaßt:
Die Wertigkeit ist die Zahl der "Hände" oder "Bindungsstriche", die von einem Atom ausgehen. Es gibt Atome, die verschiedene Wertigkeiten haben können, wie z. B. Schwefel. Andere Atome haben immer die gleiche Wertigkeit, wie z. B. Wasserstoff (1), Sauerstoff (2) und Aluminium (3). Und wichtig: Nicht alle Möglichkeiten, die sich aus den Wertigkeiten theoretisch ergeben, können auch in der Praxis realisiert werden! Z. B. gibt es die Verbindungen H4S und H6S nicht!!

Wir sollen erklären, wie die unterschiedlichen Löslichkeiten zustande kommen:
  • NaCl + AgNO3 ----> weißer Niederschlag
  • NaCl + AgNO3 + NH3 ----> kein Niederschlag
  • NaCl + AgNO3 + S2O32- ----> kein Niederschlag

(Frage etwas verkürzt wiedergegeben)

Wenn Ag+ (aus AgNO3 ) und Cl- (aus NaCl) zusammentreffen, fällt unlösliches AgCl aus (erster Versuch). Des weiteren entsteht (lösliches) NaNO3.
Beim zweiten Mal fällt dagegen kein AgCl aus. Die Erklärung: Das Ag+-Ion umgibt sich mit zwei NH3-Molekülen, so daß ein Gebilde der folgenden Formel entsteht: [Ag(NH3)2]+. Man nennt das den Diamminsilber(I)-Komplex. Die Ladung des Silberions bleibt erhalten, weil NH3 ungeladen ist (die (I) steht für die Ladung von Ag). Ag+ ist das "Zentralion", NH3 der "Ligand". Diese "Liganden" sind jedoch nicht mittels "normaler" Atombindung an das Zentralion gebunden, sondern es handelt sich - grob gesagt - um den Spezialtyp einer Elektronenpaarbindung, bei der beide Bindungselektronen von einem Partner - dem Liganden - gestellt werden. In dem so gebildeten Komplex ist Ag+ gegen den "Angriff" von Cl- geschützt - es entsteht kein unlösliches AgCl.
Die Gleichung müsste lauten
NaCl + AgNO3 + 2 NH3 ----> [Ag(NH3)2]Cl + NaNO3 (alles auf der rechten Seite ist löslich).

Es ist fast so, als wenn ein liebliches junges Mädchen (Ag+) allein ausgeht und einen wunderschönen jungen Mann (Cl-) trifft: Die beiden liegen sich in den Armen und haben für ihre Umgebung keine Augen mehr ("Ausfällung als AgCl").
Nun geht aber das liebliche junge Mädchen Ag+ mit zwei sehr strengen, älteren Tanten (NH3) als Aufsichtspersonen aus, und diese zwei Tanten scharen sich immer wild entschlossen um ihre liebliche Nichte Ag+ (d. h. [Ag(NH3)2]+ ; das Pluszeichen bedeutet, daß der Liebreiz des Mädchens immer noch da ist (=die Ladung des Ag), aber eben da sind noch die beiden Tanten NH3...).
Da mag der schöne Jüngling Cl- zwar kommen und seiner Angebeteten Ag+ feurige Blicke zuwerfen und immer in der Nähe bleiben - zu einer innigen Zweierbeziehung AgCl wird es an diesem Abend jedenfalls nicht kommen!

Doch zurück zur Chemie: Aus dem Gesagten ergibt sich auch, daß Liganden mindestens ein freies (nichtbindendes) Elektronenpaar haben müssen. Es sind also z. B. möglich: OH-, Halogen-Ionen, SCN-, H2O, NH3 und eben auch S2O32-, wie im nächsten Versuch. Hier entsteht der Komplex [Ag(S2O3)2]3-, der sogenannte Dithiosulfatoargentat(I)-Komplex. Die Komplexladung ergibt sich aus 2 x (2-) + (+1) = 3-. Auch in diesem Komplex ist Ag+ gegen die Ausfällung als AgCl geschützt.
Die Gleichung lautet
NaCl + AgNO3 + 2 S2O32- ---->[Ag(S2O3)2]3- + NO3- + NaCl
(hier könnte man links und rechts noch die positiven Gegenionen ergänzen, z. B. links kann man
statt 2 S2O32- schreiben 2 K2S2O3 und
rechts dann entsprechend K3[Ag(S2O3)2] + KNO3 + NaCl.

Übrigens: Wenn bei Komplex-Reaktionen Farbänderungen entstehen, ist das ein Hinweis auf den Austausch von Liganden (z. B. H2O gegen Cl- in Cu2+ - Komplexen).

In der obigen Story wäre das der Austausch einer strengen Tante (oder sogar beider) gegen einen noch strengeren Onkel (oder sogar zwei Onkels)- der Komplex wäre dann Mädchen/Tante/Onkel oder sogar Mädchen/Onkel/Onkel, und das sieht in der Tat doch viel anders aus!

 

(Falls - bei "Seiteneinsteigern", die nicht über die Homepage gekommen sind - der Navigationsbalken mit dem Inhaltsverzeichnis nicht zu sehen ist:

Hier klicken! Dann kommt die Frames-Version).

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